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像昆虫一样愉快地飞行！光流传感器助力机器人发展
2015-03-11 16:17:15 慕雪发布 来源:益择网
益择网讯（慕雪/编译）从无人机到阿丽亚娜火箭，目前所有的飞机都配备了惯性测量单元，其中包括加速度计，这些设备让飞机能稳定翻转，与地平线或者垂直线（地球中心方向）保持平行。加速度计测量飞机的所有加速度，包括总是指向地球中心的重力。然而，昆虫体内没有类似的工具，但它们在没有加速度计、不测量速度和高度的情况下昆虫也能愉快地飞行。为此，史蒂芬·马雷运动科学研究所（法国国家科学研究中心/马赛大学）的生物机器人研究人员从昆虫身上获取灵感，开发出首个不用加速计就能稳定飞行的机器人，研究人员将其命名为“BeeRotor”，它能根据地形调整飞行速度并躲避障碍。该发明揭示了昆虫的飞行原理，并且在航空航天等工业领域具有巨大应用潜力。
BeeRotor重80克，长47厘米，它可在移动过程中自动避免隧道中的垂直障碍，研究人员使用经过的景观来模仿昆虫飞行过程中的这种能力，光流原则可在沿高速公路开车时随时观察到：前方的景物是相当稳定的，但看向两侧，景观经过的速度越来越快，在与车的行驶路径呈90°角处达到最大速度。为了测量光流，研究人员在BeeRotor眼睛顶部和底部配备了24个极小的二极管(或像素)，这让它们能检测环境和运动中的对比度。在昆虫眼中，某一物体从一个像素移动到另一个像素就产生流的角速度，流量增意味着机器人的速度在不断增加或者相对于障碍物的距离减少。
BeeRotor的大脑控制系统有三个反馈回路，是直接利用光流的三种不同反应。第一个反馈回路使它根据地板或屋顶改变它的高度，第二个控制机器人的飞行速度使其适应隧道，第三个通过专用电动机保持眼睛与斜坡的平衡。这样，机器人总是获得最好的视野和稳定的飞行高度并避免急剧倾斜的障碍。BeeRotor的发明对昆虫在没有加速度计的情况下是如何飞行提出一个新的合理的生物假设：有翅昆虫利用光流信号保持稳定，拥有类似BeeRotor中的那三种反馈回路。光流传感器不仅能作为加速度计的替代品，它也可作为太空任务失败事件中的超轻备份系统。
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